BAB II Tinjauan Pustaka
-
Upload
azhari-fithrah -
Category
Documents
-
view
11 -
download
1
Transcript of BAB II Tinjauan Pustaka
BAB II
LANDASAN TEORI
Longsor adalah gerakan material penyusun lereng (tanah, batuan, atau bahan
rombakan batuan) menuruni lereng akibat terganggunya kestabilan material
penyusun lereng. Secara umum, kestabilan lereng dikontrol oleh beberapa
faktor, antara lain geometri lereng, kondisi geologi (sifat fisik material
penyusun lereng, struktur geologi), kondisi hidrogeologi, dan sifat
keteknikan material penyusun lereng. Kestabilan lereng yang tersusun oleh
massa batuan yang terkekarkan secara intensif terutama dikontrol oleh
orientasi kekar dan kekuatan bidang kekar. Tipe longsor yang berpotensi
terjadi pada lereng batuan yang terkekarkan dapat ditentukan melalui analisis
kinematika.
Analisis kinematika menggunakan parameter orientasi struktur geologi,
orientasi lereng, dan sudut geser batuan yang diproyeksikan dalam analisis
stereografis sehingga dapat diketahui tipe dan arah longsoran. Proyeksi
stereografis menyajikan orientasi data 3 dimensi menjadi data 2 dimensi yang
kemudian dianalisis (Hoek dan Brown, 1989). Data yang diplotkan pada
proyeksi stereografis merupakan data pengukuran orientasi lereng yang
diproyeksikan menjadi garis lengkung dan data pengukuran orientasi struktur
geologi yang diproyeksikan menjadi garis lengkung atau titik.
2.1. Kemantapan Lereng Batuan
Kemantapan lereng tergantung pada gaya penggerak dan penahan yang ada pada
lereng tersebut. Gaya penggerak adalah gaya-gaya yang mengakibatkan lereng
longsor. Sedangkan gaya penahan adalah gaya-gaya yang mempertahankan
kemantapan lereng tersebut. Jika gaya penahannya lebih besar dari gaya
penggerak, maka lereng tersebut dalam keadaan mantap. Kemantapan suatu
lereng biasanya dinyatakan dalam bentuk Faktor Keamanan (F) dengan
persamaan sebagai berikut :
F = gaya penahan/gaya penggerak
2.1.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kemantapan Lereng Batuan
Kemantapan lereng pada lereng batuan selalu dipengaruhi oleh beberapa faktor
antara lain : geometri lereng, struktur geologi, kondisi air tanah, sifat fisik
dan mekanik batuan serta gaya-gaya yang bekerja pada lereng.
a. Geometri Lereng
Kemiringan dan tinggi suatu lereng sangat mempengaruhi kemantapannya.
Semakin besar kemitingan dan tinggi suatu lereng, maka kemantapannya semakin
kecil.
b. Struktur Batuan
Struktur batuan yang sangat mempengaruhi kemantapan lereng adalah bidang-
bidang sesar, perlapisan dan rekahan. Struktur batuan tersebut merupakan bidang-
bidang lemah dan sekaligus sebagai tempat merembesnya air, sehingga batuan
lebih mudah longsor.
c. Sifat Fisik dan Mekanik Batuan
Sifat fisik batuan yang mempengaruhi kemantapan lereng adalah : bobot isi
(density), porositas dan kandungan air. Kuat tekan, kuat tarik, kuat geser, kohesi
dan sudut geser dalam merupakan sifat mekanik batuan yang juga mempengaruhi
kemantapan lereng.
Bobot Isi
Bobot isi batuan akan mempengaruhi besarnya beban pada permukaan
bidang longsor. Sehingga semakin besar bobot isi batuan, maka gaya
penggerak yang menyebabkan lereng longsor akan semakin besar. Dengan
demikian, kemantapan lereng tersebut semakin berkurang.
Porositas
Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak menyerap air.
Dengan demikian bobot isinya menjadi lebih besar, sehingga akan
memperkecil kemantapan lereng.
Kandungan Air
Semakin besar kandungan air dalam batuan, maka tekanan air pori
menjadi besar juga. Dengan demikian kuat geser batuannya akan menjadi
semakin kecil, sehingga kemantapannya pun berkurang.
Kuat geser batuan dapat dinyatakan sebagai berikut :
τ = c + (σ + µ) tg φ ...................................................................... (1−2)
Dimana :
τ = kuat geser batuan (ton/m2)
c = kohesi (ton/m2)
σ = tegangan normal (ton/m2)
µ = tekanan air pori (ton/m2)
φ = sudut geser dalam (derajat)
Kuat Tekan, Kuat Tarik dan Kuat Geser
Kekuatan batuan biasanya dinyatakan dengan kuat tekan (confined & unfined
compressive strength), kuat tarik (tensile strength) dan kuat geser (shear
strength). Batuan yang mempunyai kekuatan besar, akan lebih mantap.
Kohesi dan Sudut Geser Dalam
Semakin besar kohesi dan sudut geser dalam, maka kekuatan geser batuan
akan semakin besar juga. Dengan demikian akan lebih mantap.
Pengaruh Gaya
Biasanya gaya-gaya dari luar yang dapat mempengaruhi kemantapan
lereng antara lain : getaran alat-alat berat yang bekerja pada atau sekitar
lereng, peledakan, gempa bumi dll. Semua gaya-gaya tersebut akan
memperbesar tegangan geser sehingga dapat mengakibatkan kelongsoran
pada lereng.
2.2. Klasifikasi Longsor
Longsoran pada suatu lereng dapat terjadi dengan beberapa bentuk atau cara.
Hal ini yang membuat analisa dari kemantapan lereng sangat penting menurut
Hoek & Bray (1981). Secara umum, longsoran pada tambang terbuka dibagi
menjadi 4 (macam), yaitu longsoran bidang (plane failure), longsoran baji (wedge
failure), longsoran busur (circular failure), dan longsoran guling (toppling
failure).
a. Longsoran Bidang
Longsoran bidang merupakan suatu longsoran batuan yang terjadi disepanjang
bidang luncur yang dianggap rata. Bidang luncur tersebut dapat berupa rekahan,
sesar maupun bidang perlapisan batuan. Syarat-syarat terjadinya longsoran
bidang.
- Bidang luncur mempunyai arah sejajar atau hampir sejajar (maksimum
200) dengan arah lereng.
- Jejak bagian bawah bidang lemah yang menjadi bidang luncur harus
muncul di muka lereng, dengan kata lain kemiringan bidang gelincir
lebih kecil dari kemiringan lereng.
- Kemiringan bidang luncur lebih besar dari pada sudut geser dalamnya,
terdapat bidang bebas pada kedua sisi longsoran.
Gambar 2.1. Longsoran bidang
Gambar 2.2. Illustrasi Lereng Dengan Bidang Luncur
Pada kondisi lapangan, diatas atau dimuka lereng sering dijumpai adanya tension
crack yang terisi air.
Gambar 2.3. Sketsa Longsoran Bidang
Keterangan,H = tinggi lerengW = berat blok U = tekanan air dari bidang longsorV = tekanan air dari tension crackyf = sudut lerengyp = sudut bidang longsorZ = kedalaman tension crackZw =panjang kolom air pada tension crack
Faktor Keamanan (F) = Gaya-gaya penahan Gaya-gaya penggerak
F = C . A + (W Cos yp – U – V Sin yp ) Tan f
W Sin yp + V Cos yp
Dimana :
F = faktor kemantapan lerengC = kohesi pada bidang luncurA = panjang bidang luncur (m) = (H – Z). Cosec yp f = sudut geser dalam batuan (o)U = ½ gw. Zw .AV = ½ gw . Z2wW = ½. gH2 [ ( 1 – (Z/H)2 ) Cot yp – Cot yf ] jika tension crack
diatas lerengW = ½. gH2 [ ( 1 – (Z/H)2 ) Cot yp – (Cot yp. Tan yf – 1) ], jika
tension crack dimuka lerengZ = H ( 1 – Cot yf . Tan yp )
Jika terjadi getaran yang diakibatkan oleh adanya gempa, peledakan maupun
aktivitas manusia lainnya, maka persamaan menjadi :
F = C . A + [ W ( Cos yp – a Sin yp ) - U – V Sin yp ) Tan f
W ( Sin yp + a Cos yp ) + V Cos yp
dimana :
a = percepatan getaran pada arah mendatar akibat gerakan gempa atau kendaraan
Ketika lereng kering atau tindakan yang diambil untuk menguras lereng, pasukan
air U dan V adalah nol dan persamaan
W =γ (H )
2¿
Dimana :
W = berat tanah/batu tiap pias
H = tinggi lereng
γ = berat kering
θ (Ψp )=
α =
F= cAW sinΨp
+cosΨp tanΦ
Dimana :
Φ = sudut geser dalam
c = kohesi
A = panjang lereng
=
b. Longsoran Baji
Longsoran baji dapat terjadi pada suatu batuan jika terdapat lebih dari satu
bidang lemah yang saling berpotongan. Sudut perpotongan antara bidang lemah
tersebut harus lebih besar dari sudut geser dalam batuannya tetapi lebih kecil
dari kemiringan lereng. (Gambar 2.4)
Ψp
(θ)
Gambar 2.4. Longsoran Baji
c. Longsoran Guling
Longsoran guling akan terjadi pada suatu lereng batuan yang arah kemiringannya
berlawanan dengan kemiringan bidang lemahnya. Hoek & Bray (1981), telah
membuat grafik yang dapat memberikan gambaran kapan terjadinya longsoran
tersebut (Gambar2.3). Dari gambar tersebut dapat diartikan : Jika ψ > φ dan b/h
< Tan φ, maka balok akan meluncur dan mengguling. Jika ψ < φ dan b/h >
Tan φ, maka balok akan langsung mengguling.
Gambar 2.5. Longsoran Guling
2.3. Faktor – Faktor Penyebab Terjadinya Gerakan Tanah
Pada prinsipnya tanah longsor terjadi bila gaya pendorong pada lereng lebih besar
dari pada gaya penahan. Gaya penahan umumnya dipengaruhi oleh kekuatan dan
kepadatan batuan/tanah, sedangkan gaya pendorong dipengaruhi oleh sudut
lereng, air beserta berat jenis tanah/batuan.
Adapun faktor – faktor penyebab gerakan tanah menurut (Siagian, yousana O.P,
1997). Terbagi menjadi dua bagian, yaitu :
1. Faktor Alami (Natural Factor)
2. Faktor Buatan Manusia (Man Made Factor)
2.3.1. Faktor Alami (Natural Factor)
Faktor alami merupakan faktor – faktor yang mempengaruhi terjadinya gerakan
tanah yang ditinjau dari aspek – aspek atau kondisi alam, faktor ini dapat dibagi
menjadi :
Geomorfologi
Faktor geomorfologi yang mempengaruhi terjadinya gerakan tanah dapat
disebabkan oleh :
1. Sudut kemiringan lereng
Pada lereng yang terjal akan lebih sering mengalami gerakan tanah
dibanding dengan lereng yang landai. Disebabkan karena tegangan geser
pada lereng yang terjal lebih besar dibandingkan dengan lereng yang
memiliki sudut kemiringan lebih kecil.
2. Beban pada lereng
Beban pada lereng akan memperbesar tegangan geser. Beban tersebut dapat
berasal dari material endapan halus, material gerakan tanah dan material
gunung api.
Geologi
1. Stratigrafi
Susunan dan kedudukan batuan dapat membentuk bidang diskontinuitas
yang lemah, dapat berupa perselingan antara batuan keras dengan batuan
lemah yang bersifat plastis.
Sifat bawaan batuan
a. Kelulusan air
Batuan yang lulus air akan menumpang diatas batuan kedap air, yang
akan memperkecil kuat geser dan memperlemah bidang lemah.
b. Sifat mineral
Perubahan kadar air akan memperlemah mineral pembentuk batuan
sehingga mengakibatkan kuat geser menurun.
c. Bentuk butiran
Perubahan bentuk butiran daru menyudut (anggular) menjadi membulat
(rounded) akan memperkecil sudut geser dalam tanah.
d. Kemiringan lapisan
Kemiringan lapisan batuan yang searah dengan kemiringan lereng dan
mengarah pada bidang bebas akan memperkecil kuat geser.
2. Sifat fisik tanah dan pelapukan batuan
a. Tebalnya tanah pelapukan sampai bagian bawah lereng akan
mengakibatkan tahanan bawah hilang dan tegangan geser bertambah.
b. Pengeringan lempung akan menyebabkan timbulnya retakan dan
mengakibatkan kohesi menurun yang diikuti oleh pengikisan air.
3. Gempa bumi
Gempa bumi yang menghasilkan rambat gelombang geser dan
meningkatkan tegangan geser, sehingga mengakibatkan kestabilan lereng
yang tidak stabil.
Iklim
1. Curah hujan
Curah hujan yang tinggi umumnya menjadi penyebab terjadinya longsor.
Pada musim kering yang penjang akan mengakibatkan terjadinya penguapan
air dipermukaan tanah dalam jumlah besar. Sehingga mengakibatkan
munculnya pori – pori yang menjadikan retakan tanah. Pada awal musim
hujan, intensitas hujan yang tinggi biasanya mengakibatkan kandungan air
pada tanah menjadi jenuh dalam waktu singkat. Hujan lebat pada awal
musim dapat bmenimbulkan longsor, karena melalui tanah yang merekah air
akan masuk dan terakumulasi dibagian dasar lereng yang mengakibatkan
timbulnya gerakan lateral.
2. Rembesan air
Rembesan air dalm retakan menyebabkan tekanan lateral naik dan tegangan
geser semakin besar.
Vegetasi
1. Pohon yang tumbang akibat angin akan menimbulkan retakan pada tanah
terutama dilereng dengan tanah tipis. Mengakibatkan cepatnya air meresap
kedalam tanah dan menyebabkan longsor.
2. Pohon – pohon yang berat akan menambah beban masa yang ada pada suatu
lereng. Sehingga pada sudut lereng tertentu akan dapat menahan terjadinya
gerakan tanah tetapi pada sudut lereng berbeda akan mengurangi kestabilan
lereng.
2.3.2. Faktor Buatan Manusia
Pemotongan Lereng
Pada daerah penelitian yang masih dalam tahapan pembangunan dimana dalam
pengembangan daerah sering melakukan pemotongan lereng, baik untuk sarana
transportasi dan pemukiman. Tidak jarang menyebabkan tahanan samping dan
tahanan bawah hilang, sehingga memperbesar tegangan geser tanah.
Penambahan Beban
Penambahan beban akan memperbesar tegangan geser pada lereng. Adapun
bentuk pembebanan tersebut dapat berupa bangunan disekitar lereng, timbunan
tanah atau batuan, kebocoran pipa air dan terowongan.
Getaran
Getaran baik dari kendaraan transportasi, alat pengerasan jalan. Getaran
runtuhan lereng dapat pula menyebabkan tegangan geser bertambah. Getaran
lain yang dapat menyebabkan terjadinya gerakan tanah adalah gempa bumi,
dimana vibrasi yang dibentuk dapat membuat kekompakan batuan
penyusunnya menjadi lemah dan kestabilan lereng terganggu.
2.4. Analisis Kinematik
Analisis kinematik adalah analisis tentang pergerakan benda tanpa
mempertimbangkan gaya-gaya yang menyebabkannya. Pertimbangan utama
dalam analisis ini yaitu kemungkinan terjadinya keruntuhan translasional yang
disebabkan oleh adanya formasi bidang planar atau baji. Metode ini hanya
berdasarkan pada evaluasi detail mengenai struktur massa batuan dan geometri
dari bidang-bidang lemah yang dapat memberikan kontribusi terhadap
ketidakstabilan lereng.
Analisis kinematik dapat dilakukan menggunakan stereonet plot manual atau
dengan program komputer. Hal penting yang harus diperhatikan yaitu analisis
kinematik hanya mempertimbangkan kemungkinan terjadinya gelinciran yang
disebabkan oleh sebuah bidang lemah saja atau perpotongan dari beberapa bidang
lemah. Analisis tipe ini tidak mempertimbangkan keruntuhan yang melibatkan
multiple joints atau joint sets serta terjadinya deformasi dan rekahan pada blok
batuan.